Un hidrogel restaura la respiración después de la lesión de la médula espinal en modelos animales

Uno de los resultados más severos de la lesión de la médula espinal por accidentes automovilísticos, impactos deportivos u otros traumatismos del cuello, es la pérdida de la capacidad de controlar la respiración, y los pacientes a menudo requieren ventilación artificial para el resto de sus vidas. Investigadores de Jefferson (Universidad de Filadelfia + Universidad Thomas Jefferson), en Estados Unidos, probaron recientemente un hidrogel que libera un agente protector del nervio en el sitio de la lesión, restaurando la respiración independiente en modelos de rata.

"El hidrogel puede suministrar un agente estimulante neuronal que repara un aspecto crítico del daño de la médula espinal, al tiempo que evita los efectos secundarios sistémicos del agente", afirma el investigador adjunto Angelo Lepore, profesor asociado de Neurociencia en el Instituto Vickie y Jack Farber de Neurociencia en Jefferson. "Observamos específicamente el conjunto de nervios que controlan la respiración. Nuestro trabajo preliminar en modelos animales podría conducir a nuevos tratamientos en el futuro para pacientes que sufren compromiso respiratorio, y también podría aplicarse para restaurar otras funciones afectadas por la lesión", añade este científico, cuyo trabajo se publica este lunes en 'The Journal for Neuroscience'.

El doctor Lepore y Yinghui Zhong, colaborador de la Universidad de Drexel, en Estados Unidos, desarrollaron un gel que se une al agente neuroestimulador BDNF (factor neurotrófico derivado del cerebro) y libera esta proteína reparadora del nervio en el sitio de la lesión. "El gel tiene la propiedad de poder liberar una dosis específica, durante un periodo de tiempo controlado, en un área particular, puede implantarse de manera segura y es biocompatible para que el cuerpo no desarrolle una respuesta inmune a él", detalla el coautor Biswarup Ghosh, investigador asociado en el laboratorio del doctor Lepore.

BDNF es un conocido factor de crecimiento nervioso y se ha explorado en ensayos clínicos para pacientes con ELA; pero cuando circula sistémicamente a través de la sangre y todo el sistema nervioso, puede causar efectos secundarios, como espasmos musculares y dolor crónico, que se caracterizan por una mayor sensibilidad al dolor o la sensación de dolor por estímulos que normalmente no duelen. "Al inyectar el gel infundido con BDNF solo en el sitio de la lesión, podemos eludir estos efectos secundarios", afirma Lepore.

MEJORAS DE HASTA EL 70 POR CIENTO EN EL CONTROL DE LA RESPIRACIÓN

Aunque muchos tipos de nervios se verán afectados por la lesión de la médula espinal, los investigadores analizaron específicamente el paquete denominado nervio frénico que controla específicamente el diafragma, el músculo que dirige principalmente la inflación rítmica de los pulmones. Los científicos observaron una mejora del 60-70 por ciento en el control de la respiración, medida por la contracción del músculo del diafragma en las ratas que recibieron el gel de BDNF después de una lesión de la médula espinal.

Al observar los cambios a nivel celular, los investigadores observaron dos maneras en que el gel de BDNF protegió o ayudó a mantener la conexión del cerebro con la columna y al diafragma. Los nervios frénicos largos, con un extremo de la célula sentado en la médula espinal y el otro extremo tocando, o inervando, el músculo del diafragma, alguna vez liberarían su conexión con el músculo cuando el otro extremo del nervio se dañó en la columna vertebral. El doctor Lepore y sus colegas demostraron que el gel ayudó a los nervios a reconectarse, o protegió estos nervios de la liberación en respuesta al daño, en efecto, ayudando a retener la conexión espina-diafragma.

Otro conjunto de nervios viaja desde el cerebro a la columna vertebral para ayudar a establecer y mantener el control rítmico de la inhalación y esos nervios también pueden dañarse durante una lesión. El doctor Lepore y sus colegas demostraron que el gel de BDNF ayudó a regenerar los nervios que conectaban el centro de control del ritmo del cerebro con la columna vertebral y, en última instancia, el músculo del diafragma. "Aunque hay otros tipos de daños que pueden ocurrir durante la lesión de la médula espinal, es alentador ver que este gel mejora dos mecanismos extremadamente importantes por los cuales se pierde el control de la respiración", afirma Lepore.

Los investigadores planean continuar el trabajo explorando el momento ideal y la dosificación para aplicar el biogel. Específicamente, evaluarían si podría funcionar en los casos en que el tratamiento no está disponible inmediatamente después de la lesión. También están interesados en explorar si el enfoque podría proteger o regenerar otros tipos de nervios y ayudar a los pacientes a conservar más funcionalidad.